Espectroscopia de fotoluminescência resolvida no tempo de nanocristais semicondutores e outros fluoróforos

Resumo

Este artigo apresenta um tutorial experimental sobre fotoluminescência resolvida no tempo. O hardware usado em muitas configurações de contagem de fótons únicos será descrito e um tutorial básico será apresentado. O objetivo é ajudar alunos e experimentadores a entender os principais parâmetros do sistema e como defini-los corretamente em configurações de fotoluminescência resolvidas no tempo.

Resumo

A fotoluminescência resolvida no tempo (TRPL) é uma técnica chave para entender a fotofísica de nanocristais semicondutores e materiais emissores de luz em geral. Este trabalho é uma cartilha para configurar e conduzir TRPL em nanocristais e materiais relacionados usando sistemas de contagem de fótons únicos (SPC). Fontes básicas de erro na medição podem ser evitadas considerando a configuração experimental e a calibração. As propriedades do detector, a taxa de contagem, a resposta espectral, as reflexões nas configurações ópticas e as configurações específicas de instrumentação para contagem de fótons únicos serão discutidas. A atenção a esses detalhes ajuda a garantir a reprodutibilidade e é necessária para obter os melhores dados possíveis de um sistema SPC. O principal objetivo do protocolo é ajudar um estudante de TRPL a entender a configuração experimental e os principais parâmetros de hardware que geralmente devem ser compreendidos para obter dados TRPL úteis em muitas configurações comuns de contagem de fótons únicos. O objetivo secundário é servir como um primer condensado para o estudante de espectroscopia experimental de luminescência resolvida no tempo.

Introdução

A fotoluminescência resolvida no tempo (TRPL) é um método importante e padrão para estudar a fotofísica de materiais luminescentes. Os sistemas de medição TRPL podem ser configurações abertas construídas pelo experimentador ou podem ser unidades independentes adquiridas diretamente de um fabricante. As configurações abertas são consideradas superiores às unidades TRPL de "caixa fechada" porque permitem um controle mais experimental e maneiras adicionais de coletar dados úteis; no entanto, eles exigem uma compreensão mais completa da medição. O TRPL é amplamente empregado no desenvolvimento de dispositivos luminescentes e deve sempre s....

Protocolo

1. Preparação

1. Siga todos os equipamentos e procedimentos de segurança a laser para o laboratório. Sempre faça alinhamentos com a menor potência de laser possível. Use óculos de segurança a laser apropriados.
2. Verifique o espectro PL do sample antes de conectar a saída à configuração do SPC. Certifique-se de que o espectro tenha a aparência esperada e que nenhuma luz laser de excitação esteja presente. O PL pode ter que ser ajustado enfraquecendo a fonte de excitação ou usando filtros de densidade neutra.
   NOTA: Atenção: muita luz pode danificar permanentemente o detector SPC.
3. Certifiqu....

Resultados

Uma curva de decaimento SPC padrão é mostrada na Figura 3. O aumento inicial foi deslocado para que o pico corresponda ao tempo zero (este não é o caso nos dados brutos devido aos atrasos eletrônicos e ópticos). A relação sinal-fundo é de cerca de 100 porque esta amostra tem uma fosforescência de longa duração, mas fraca. Uma reflexão fraca é claramente observável na escala logarítmica, que ocorre cerca de 50 ns após o pico principal do TRPL. Isso se deve a reflexos dentro da fibra óptica de.......

Discussão

Existem vários parâmetros importantes controlados pelo usuário em qualquer configuração de SPC que devem ser compreendidos pelo usuário. Esses parâmetros explicarão as limitações do método SPC para TRPL, permitirão que o usuário solucione problemas de configuração com mais facilidade se algo der errado e ajudarão a entender as etapas críticas que são efetivamente necessárias para uma boa coleta de dados. Além disso, amostras diferentes geralmente exigem configurações de sistema diferentes - em outras palavras, não se pod.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
	coerente
MCS	Becker-Hickl	PMS-400
	Alphalas	Picopower
de Isomet	1260C		Isomet
	Becker-Hickl	HPM100-50
PMT	Hamamatsu	H-7422
SPCM	Becker-Hickl	EMN130

Empresa PMT do laser de do laser de AOM 1260C